پژوهشگران برای اولین بار با شلیک یک لیزر قدرتمند به آسمان موفق شدند در مسیر رعد و برق انحراف ایجاد کنند. آن‌ها دستگاهی مخصوص برای این کار توسعه داده‌اند که می‌تواند ۶۰ متر بالاتر از یک میله برق‌گیر رعد و برق را منحرف کند. این تکنولوژی می‌توند عملکرد برق‌گیرها را به‌طرز قابل‌توجهی بهبود دهد.
۶٬۰۰۰ تا ۲۴٬۰۰۰ نفر هر سال در اثر صاعقه جان خود را از دست می‌دهند. علاوه بر این، رعد و برق‌ها سالانه میلیاردها دلار به ساختمان‌ها، زیرساخت‌های ارتباطی و منابع طبیعی آسیب می‌رسانند.
انحراف رعد و برق با لیزر
ایده استفاده از لیزر برای انحراف رعد و برق به دهه ۱۹۷۰ میلادی بازمی‌گردد.
مکانیسم علمی پشت این ایده ساده است. شلیک‌های لیزر اگر قدرت کافی داشته باشند می‌توانند دمای هوا را چنان بالا ببرند که مولکول‌ها الکترون‌های خود را آزاد کنند. این باعث می‌شود در مسیر لیزر یک کانال رسانای مملو از الکترون ایجاد شود. از آن‌جا که برق صاعقه مسیر با کمترین مقاومت بین ابرها و زمین را پیدا می‌کند، وارد این کانال خواهد شد.
مشکل این است که این کانال عمر بسیار کمی دارد و شلیک‌های لیزر نیز سوسو می‌زنند. دانشمندان پیش‌تر صاعقه را در آزمایشگاه منحرف کرده بودند. اما هیچ‌گاه این کار را در شرایط واقعی انجام نداده بودند.
پژوهشگران دانشگاه‌های ژنو و EPFL در سوئیس، مدرسه پلی‌تکنیک فرانسه و موسسه لیزرهای علمی TRUMPF در آلمان برای حل این مشکل لیزر تولید کردند. لیزر آن‌ها می‌تواند در هر ثانیه ۱٬۰۰۰ پالس به هوا شلیک کند.
آزمایش لیزر
دانشمندان برای آزمایش لیزر خود قله ۲٬۵۰۰ متری سانتیس در سوئیس را انتخاب کردند. در این نقطه یک برج ارتباطی ۱۲۰ متری وجود دارد که هرسال حداقل ۱۰۰ بار صاعقه به آن برخورد می‌کند.
آن‌ها لیزر خود را در زمان‌هایی که پیش‌بینی‌های آب‌وهوایی احتمال صاعقه می‌دادند روشن می‌کردند. در نهایت دانشمندان موفق شدند تصویر یک رعد و برق را ثبت کنند که برای اولین بار در تاریخ، پیش از برخورد به برج، مسیر شلیک لیزر را دنبال می‌کرد.
Houard, A. et al., Nature Photonics, 2023
این یافته‌ها می‌توانند برای بهبود تجهیزات حفاظت در برابر صاعقه‌ها به‌کار روند. میله‌های برق‌گیر، که بنجامین فرانکلین در قرن ۱۸ آن‌ها را اختراع کرد، همچنان بهترین تجهیزات حفاظتی در برابر صاعقه هستند.
مشکل این است که این برق‌گیرها تنها می‌توانند مساحتی به شعاع ارتفاع خود را پوشش دهند. برای مثال، یک برق‌گیر ۱۰ متری تنها از افرادی حفاظت می‌کند که در فاصله ۱۰ متری آن قرار دارند.
از طرف دیگر، یک لیزر روی کاغذ می‌تواند به ابرها هم برسد. البته لیزری که دانشمندان آزمایش کردند صاعقه را ۶۰ متر بالاتر از برج ۱۲۰ متری منحرف می‌کرد. این یعنی شعاع حفاظت از ۱۲۰ متر به ۱۸۰ متر افزایش یافت.
هدف بعدی دانشمندان این است که یک لیزر بسازند که کانالی مرتفع‌تر در آسمان برای انحراف رعد و برق ایجاد کند. چنین کاری روی کاغذ ممکن است. اما نویسندگان مقاله می‌گویند حداقل ۱۰ سال تا بازاری شدن این تکنولوژی زمان باقی است.
در فیلم زیر می‌توانید طرز کار این تکنولوژی را تماشا کنیم. این ویدیو را دانشگاه EPFL منشر کرده است.
منبع: https://digiato.com/science/bending-lightning-with-laser-for-the-first-time